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Dampfanlage mit mehreren Wärmespeichern.
In Dampfanlagen mit schwankender Belastung, in denen ein Ausgleich durch den Einbau von Wärmespeichern erzielt werden soll, ist es mitunter erforderlich, die Speicherung in mehreren Behältern vorzunehmen. Insbesondere ist dies der Fall bei Kraftwerken, in welchen die Belastungsspitze durch den Entladedampf von Ruthsspeichern erzeugt wird, die während der Belastungstäler aufgeladen werden.
Im allgemeinen wird der Speicher durch mit Rückschlagklappen versehene Abzweigleitungen dampfseitig und wasserseitig an ein und dieselbe Leitung angeschlossen, u. zw. in der Weise, dass die Ladung und Entladung des Speichers selbsttätig erfolgt. Diese für einzelne Behälter vorteilhafte Schaltungweise hat jedoch für den Anschluss einer Speicherbatterie grosse Nachteile.
Bei mehreren Speichern ist es von besonderer Wichtigkeit, dass die Ladung und Entladung aller Speicher vollkommen gleichmässig erfolgt.
Würde nämlich ein Speicher etwas höher aufgeladen werden als die andern, so würde beim Beginn der Entladung die ganze Dampfmenge aus diesem Speicher entnommen werden, was gegebenenfalls ein Überkochen und Mitreissen von Wasser in die zur Turbine führende Dampfleitung zur Folge haben könnte. Nun kann es aber vorkommen, dass bei der beschriebenen Schaltung eines der in den Entladeleitungen angeordneten Rückschlagventile undicht wird, was zur Folge hat, dass der Druck in diesem Behälter auf den Druck der Ladeleitung steigt, wodurch ein weiteres Aufladen dieses Behälters unmöglich gemacht wird. Der Wasserraum bleibt infolgedessen kalt, während der Dampfraum mit Dampf höherer Spannung gefüllt ist.
Dadurch wird die Kapazität der Speicheranlage beschränkt und die andern Speicher werden beim Beginn der Entladung in die Gefahr des Überkochens gebracht. Dieser Zustand bedeutet aber auch insofern eine Gefahr, als durch den Temperatursprung an der Wasseroberfläche des in der Ladung zurückgebliebenen Speichers in den Wandungen grosse Spannungen entstehen, die zur Zerstörung des Speichers führen können.
Diese Nachteile werden vermieden, wenn die Speicherbehälter dampfseitig und wasserseitig an die Zweige eines Lade-bzw. Entladesammelnetzes angeschlossen werden, die nicht in direkter Verbindung miteinander stehen. Es kann jedoch der Fall eintreten, dass die Dampfeinführungsrohre eines Behälters durch Verstopfung der Bohrungen od. dgl. für die Dampfströmung einen grösseren Widerstand bieten als die Einführungsrohre der andern Behälter. Die Folge davon würde sein, dass diesem Speicher weniger Dampf zuströmt als den andern. Da die Behälter durch ein gemeinsames Entladerohr verbunden sind, so herrscht in sämtlichen Dampfräumen jeweils der gleiche Druck, u. zw. derjenige, welcher der Temperatur des höchstaufgeladenen Speichers entspricht.
Infolgedessen bleibt zwischen dem Laderohr und den einzelnen Behältern jeweils gleiches Druckgefälle bestehen, so dass dem Behälter, dessen Dampfeinführung den grösseren Widerstand bietet, während der ganzen Ladeperiode eine geringere Dampfmenge zuströmt. Der Speicher würde also auch bei dieser Schaltung im Falle einer Verstopfung der Ladedüsen bei der Ladung mehr und mehr zurückbleiben, so dass die Erscheinungen, welche durch die Trennung des Lade-und Entladenetzes vermieden werden sollen, wenn auch in gemildertem Masse, auftreten können.
Die beschriebenen Nachteile werden erfindungsgemäss dadurch vermieden, dass zwischen dem Lade-und dem Entladesammelnetz der Speicheranlage ausser durch die Speicher selbst keine offene Verbindung besteht und dass in die einzelnen Zweige der gemeinsamen Entladeleitungen Ventilvorriehtungen eingebaut sind, durch welche ein Übertreten von Dampf von einem Behälter in
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den andern verhindert wird. Ist bei einer in dieser Weise ausgerüsteten Speicherbatterie die Dampfzuführungsleitung eines dieser Behälter verstopft, so bleibt der Druck dieses Speichers hinter dem Druck des andern Speichers zurück.
Infolgedessen wird der Druckabfall zwischen der gemeinsamen Ladeleitung und diesem Speicher grösser als der zu den andern Behältern, so dass die durch die Verengung des verstopften Einströmungsquerschnittes verminderte Ladedampfmenge durch das grössere Druckgefälle wieder ausgeglichen wird.
Benutzt man zur Sperrung der Zweige der gemeinsamen Entladeleitung einfache Absperrvorrichtungen, so können diese durch ein Gestänge oder eine gemeinsame Betätigungsleitung, beispielsweise eine gemeinsame Druckölsteuerung, verbunden und von der Leistung der Speichérmasehine oder auch von dem Druck der Entladeleitung bzw. vom Druckunterschied der Lade-und Entladeleitung, gemeinsam in dem Sinne betätigt werden, dass sie geschlossen sind, wenn keine Dampfentnahme aus dem Speicher erfolgt. In diesem Fall kann an der gemeinsamen Betätigungsleitung eine Sehnellschlussvorrichtung angebracht werden, welche bei Rohrbruch oder bei Gefährdung der Turbine von Hand oder automatisch in dem Sinne betätigt werden kann, dass die Dampfentnahme aus sämtlichen Speichern augenblicklich geschlossen wird.
Ist bei der Entladung eine Ungleichheit der Druckabfälle in den einzelnen Ventilvorrichtungen zu befürchten, so kann einHinüberdrücken des Wasserinhaltes von einem der Behälter in die andern dadurch vermieden werden, dass das gemeinsame Laderohr in einer gewissen Höhe über dem höchsten Wasserspiegel angeordnet wird bzw. die betreffende Abzweigung in einem Knie bis mindestens über den
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die in den Zweigen des Laderohres ansteigende Wassersäule wieder ausgleicht.
An Stelle von Absperrvorrichtungen können in der Entladeleitung Rückschlagklappen angeordnet werden, wodurch auch der Vorteil eines selbsttätigen Arbeitens erzielt wird. In diesem Falle ist es aber zweckmässig, auch in der Ladeleitung Rückschlagklappen vorzusehen, damit bei Hängenbleiben einer Rückschlagklappe in der Entladeleitung der Wasserinhalt des betreffenden Speichers nicht in die andern Behälter hinübergedrüekt werden kann.
Um in einem solchen Falle zu vermeiden, dass in einem bei der Entladung zurückgebliebenen Speicher infolge plötzlich einsetzender Entladung eine so heftige Dampf- entwie. klung eintritt, dass ein Überkochen des Wasserinhaltes zu befürchten ist, kann in den Entladeleitungen der einzelnen Behälter eine an sich bekannte Lavaldüse eingebaut werden, welche die Entlademenge auf die dem kritischen Gefälle entsprechende Menge begrenzt.
In den Fig. 1 und 2 sind zwei Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dargestellt. In beiden Figuren bezeichnet K die Kesselanlage, F die Frischdampfleitung, L die von dieser abzweigende Ladeleitung für die Speicher Sl, 8 und fS'g und V ein Überströmventil, das, vom Druck der Frisehdampf- leitung beeinflusst, den überschüssig erzeugtem Dampf den Speichern zuführt. Dampfseitig sind die Speicher an die gemeinsame Entladeleitung E angeschlossen, die über einen Geschwindigkeitsregler Z mit einer Turbine T mit Kondensator 0 in Verbindung steht, die einen Generator G antreibt.
In Fig. 1 sind in die Zweige der Entladeleitung E die Absperrvorrichtungen AI, A und eingeschaltet, welche durch eine gemeinsame Betätigungsleitung B, in diesem Falle vom Geschwindigkeitsregler Z der Turbine T, so betätigt werden, dass sie jeweils ganz geöffnet sind, wenn Z öffnet, und ganz geschlossen sind, wenn Z
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verhindern. In den Zweigen der Ladeleitung L sind die Rückschlagventile R4'Rs und Ra eingebaut, wodurch vermieden wird, dass bei Hängenbleiben eines Rückschlagventils in der Entladeleitung ein Hinüberdrücken des Wasserinhaltes des betreffenden Speichers in die andern Behälter erfolgt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Dampfanlage mit mehreren Wärmespeichern, welche wasserseitig an Zweige eines gemeinsamen Ladesammelnetzes angeschlossen sind, aus welchem sie gleichzeitig und gleichmässig mit Dampf von gleichem Drucke geladen werden sollen, und dampfseitig an Zweige eines gemeinsamen Entladesammelnetzes angeschlossen sind, durch welches sie gleichzeitig und gleichmässig entladen werden sollen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Lade-und Entladesammelnetz ausser der Verbindung durch die Wärmespeicher selbst keine weitere offene Verbindung besteht und dass in den Zweigen der gemeinsamen Entladeleitung Ventilvorrichtungen angeordnet sind, durch welche das Übertreten von Dampf aus einem Speicher in den andern verhindert wird.
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Steam system with several heat stores.
In steam systems with fluctuating loads, in which compensation is to be achieved through the installation of heat accumulators, it is sometimes necessary to store them in several containers. This is particularly the case with power plants in which the peak load is generated by the discharge steam from Ruth's storage tanks, which are charged during the load valleys.
In general, the storage tank is connected to one and the same line on the steam side and on the water side by branch lines provided with non-return valves, u. in such a way that the storage tank is charged and discharged automatically. However, this type of circuit, which is advantageous for individual containers, has major disadvantages for connecting a storage battery.
If there are several storage tanks, it is particularly important that all storage tanks are charged and discharged completely evenly.
If one store were to be charged a little higher than the others, the entire amount of steam would be withdrawn from this store at the beginning of the discharge, which could possibly result in boiling over and entrainment of water into the steam line leading to the turbine. Now, however, it can happen that one of the non-return valves arranged in the discharge lines leaks in the circuit described, with the result that the pressure in this container rises to the pressure of the charging line, which makes it impossible to recharge this container. As a result, the water space remains cold, while the steam space is filled with higher tension steam.
This limits the capacity of the storage system and the other storage units are at risk of boiling over when discharging begins. However, this condition also means a danger insofar as the temperature jump on the water surface of the storage tank left behind in the charge creates great stresses in the walls, which can lead to the destruction of the storage tank.
These disadvantages are avoided if the storage tank is connected to the branches of a loading or storage tank on the steam side and on the water side. Discharge collection network are connected that are not in direct connection with each other. However, it can happen that the steam inlet pipes of one container, due to the bores or the like being blocked, offer greater resistance to the steam flow than the inlet pipes of the other containers. The consequence of this would be that less steam would flow to this reservoir than the others. Since the containers are connected by a common discharge pipe, the same pressure prevails in all of the steam chambers, u. between the one that corresponds to the temperature of the most highly charged storage tank.
As a result, the same pressure gradient remains between the loading tube and the individual containers, so that the container, the steam introduction of which offers the greater resistance, receives a smaller amount of steam during the entire charging period. With this circuit, too, the memory would remain more and more behind during charging if the charging nozzles were clogged, so that the phenomena which should be avoided by separating the charging and discharging networks can occur, albeit to a lesser extent.
The disadvantages described are avoided according to the invention in that there is no open connection between the charging and discharging network of the storage system except through the storage system themselves and that valve devices are built into the individual branches of the common discharge lines through which steam can pass from a container into
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the other is prevented. In the case of a storage battery equipped in this way, if the steam feed line of one of these containers is blocked, the pressure of this storage unit will lag behind the pressure of the other storage unit.
As a result, the pressure drop between the common charging line and this reservoir is greater than that to the other containers, so that the reduced amount of charge steam due to the narrowing of the clogged inflow cross-section is compensated for by the greater pressure drop.
If simple shut-off devices are used to block the branches of the common discharge line, they can be connected by a linkage or a common actuating line, for example a common pressure oil control, and depend on the performance of the storage unit or the pressure of the discharge line or the pressure difference between the loading and unloading lines Discharge line, are operated jointly in the sense that they are closed when no steam is extracted from the store. In this case, a loop closure device can be attached to the common actuation line, which can be actuated manually or automatically in the event of a pipe rupture or if the turbine is at risk, in the sense that the steam extraction from all storage tanks is closed immediately.
If there is a risk of inequality in the pressure drops in the individual valve devices during discharge, the water content can be prevented from being pushed from one of the containers to the other by placing the common loading pipe at a certain height above the highest water level or the relevant junction in one knee to at least over the
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compensates for the rising water column in the branches of the loading pipe.
Instead of shut-off devices, non-return flaps can be arranged in the unloading line, which also has the advantage of automatic operation. In this case, however, it is advisable to provide non-return flaps in the loading line so that if a non-return flap gets stuck in the discharge line, the water content of the storage tank concerned cannot be forced into the other containers.
In order to avoid in such a case that such violent vapor would develop in a storage unit that was left behind during discharge as a result of a sudden discharge. If there is a risk of the water content boiling over, a Laval nozzle known per se can be installed in the discharge lines of the individual containers, which limits the discharge quantity to the quantity corresponding to the critical gradient.
In Figs. 1 and 2, two embodiments of the present invention are shown. In both figures, K denotes the boiler system, F the live steam line, L the charging line branching off from this for the storage facilities S1, 8 and fS'g and V an overflow valve which, influenced by the pressure of the Frisehdampfleitung, feeds the excess steam generated to the storage facility . On the steam side, the accumulators are connected to the common discharge line E, which is connected via a speed controller Z to a turbine T with a condenser 0, which drives a generator G.
In Fig. 1, the shut-off devices AI, A and are switched on in the branches of the discharge line E, which are actuated by a common actuation line B, in this case by the speed controller Z of the turbine T, so that they are fully open when Z opens , and are completely closed when Z
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prevent. The check valves R4'Rs and Ra are installed in the branches of the loading line L, which prevents the water content of the relevant storage tank from being pushed over into the other containers if a check valve gets stuck in the discharge line.
PATENT CLAIMS:
1.Steam system with several heat accumulators, which are connected on the water side to branches of a common charging network, from which they are to be charged simultaneously and evenly with steam of the same pressure, and on the steam side to branches of a common discharge collecting network, through which they are discharged simultaneously and evenly should, characterized in that apart from the connection through the heat accumulator itself, there is no further open connection between the charging and discharging network and that valve devices are arranged in the branches of the common discharge line, by means of which the passage of steam from one memory to the other is prevented .